高中生物竞赛生态学【生物与环境】

1第二章生物与环境2.1环境，生态因子2.2生物与环境的相互作用2.3最小因子、限制因子与耐受限度22.1生态因子

2.1.1环境（environments）概念：某一特定生物体或生物群体周围一切因素的总和，包括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素。内涵：环境的本质就是生物生存和发展的资源或影响这种资源的因素尺度效应：大环境与小环境3大环境与小环境大环境（macroenvironment）：地区环境、地球环境、宇宙环境；如西双版纳的环境，昆明黑龙潭环境等小环境（microenvironment）：直接影响生物生命活动的近邻环境。如洞穴环境，树荫下环境等环境中的气候（climate）大气候（macroclimate）：大环境(地区以上范围)的气候条件小气候（microclimate）：小环境的气候条件4大环境（全球大气环流和洋流）5小气候（小环境）6-生态因子及相关名词生态因子的分类生态因子作用特征2.1.2生态因子7生态因子：环境要素中对生物起作用的因子。生存条件：生态因子中生物生存不能缺少的生态因子的总称。生态环境：一定区域所有生态因子的总和。生境（habitat）：特定生物个体或群体的栖息地的生态环境。（1）相关概念8描述自然环境的手段：气候图解气候图解9（2）生态因子的分类

根据性质划分为：气候因子：如温度、水分、光照、风、气压和雷电等土壤因子：如土壤结构、土壤成分的理化性质及土壤生物等地形因子：如陆地、海洋、海拔高度、山脉的走向与坡度等生物因子：包括动物、植物和微生物之间的各种相互作用人为因子：人类活动对自然的破坏及对环境的污染10（2）生态因子的分类有无生命特征：生物因子和非生物因子对生物种群数量变动的作用密度制约因子：食物、天敌等生物因子非密度制约因子：温度、降水等气候因子稳定性及其作用特点稳定因子：终年恒定的因子，决定生物的分布，如地心引力、地磁等变动因子：周期性变动因子：一年四季变化和潮汐涨落非周期性变动因子：如风、降雨、捕食等11密度制约因子和非密度制约因子密度制约因子环境因子中，对生物作用的强度随生物的密度而变化的因子类型有正负两类，在密度增加的状态下，正者作用导致生物的密度进一步增长；负者导致密度的反馈性降低，有调节种群密度的作用。一般生物因子常为密度制约因子。非密度制约因子

环境因子中，对生物作用的强度与生物密度变化无关的因子。12种群死亡率变化种群密度梯度密度制约非密度制约逆密度制约导致种群死亡率变化的环境因子作用于种群的强度，随种群密度梯度变化而改变密度制约因子与非密度制约性因子比较13种群出生率变化种群密度梯度密度制约非密度制约逆密度制约导致种群出生率变化的环境因子作用于种群的强度随种群密度梯度变化而改变；具有调节种群密度作用密度制约因子与非密度制约性因子比较14（3）生态因子的作用特征综合作用：生态因子间相互联系、相互影响、相互制约主导因子作用：生态因子的非等价作用的阶段性：生物发育的不同阶段，需要不同不可替代性和补偿性：生态因子间不可替代，但在一定程度上可以补偿直接作用和间接作用：直接因子：直接对生物发生影响的生态因子间接因子：通过影响直接因子而对生物发生影响生态因子152.2生物与环境的相互作用2.2.1环境对生物的作用环境对生物的决定作用环境对生物的塑造作用2.2.2生物对环境的反作用生物对环境的适应生物对环境因子的改变162.2.1环境对生物的作用对生物存活的影响对生物生长、发育的影响对生殖、繁衍的影响对生物的数量和分布的影响对生物的种内、种间关系的影响

172.2.2生物对环境的反作用（1）生物对环境的适应方式形态的适应生理的适应行为的适应

各种适应都有相应的遗传基础18生物对生物环境的响应与适应物种间的相互作用＋得利；—表示受损；0无明显影响物种间的协同进化一个物种在进化上的变化同时改变了与该物种相关的其它物种所承受的选择压力，导致相关物种的改变，反过来又对该物种的变化施以影响的过程。二个或更多的相互作用的物种，其各自的进化是相互影响的，从而形成了一个相互作用的进化系统，这一机制称为协同进化。相互作用类型互利共生偏利作用捕食/牧食/寄生种间竞争偏害作用中性作用A＋＋＋——０B＋０——００19胡椒蛾黑化胡椒蛾个体案例1.胡椒蛾黑化现象201008060300200100Wintersmoke,ug/m3Percentfrequencyofmelanicpepperedmoths196019701980烟尘实测值烟尘变化趋势黑化蛾变化趋势随着污染减轻，黑化蛾在群体中的频率逐渐下降21夜间降低代谢率有花蜜供给，没有休眠，要消耗大量能量案例2.食物与代谢22（2）生物对环境因子的改变森林吸收太阳辐射、降低风速、保持水分、防治土壤冻结土壤微生物和土壤动物改变土壤的结构和性质过度放牧导致草场退化人类活动导致全球环境变化……232.3最小因子、限制因子与耐受限度2.3.1利比希最小因子定律2.3.2限制因子2.3.3耐受限度和生态幅（1）耐受性定律（2）生态幅（3）耐受限度的调整24

2.3.1利比希最小因子定律

(Liebig’slawofminimum)基本内容低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素。应用中应注意的问题定律成立条件：生物的内环境和外环境处于稳定状态注意：生态因子间的替代作用252.3.2限制因子和限制因子定律限制因子(limitingfactor)限制因子是对生物的生存、生长、繁殖或扩散等起限制作用的因子当生态因子接近或超过生物的耐受性极限而影响其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因子成为该生物限制因子限制因子定律(Lawoflimitingfactor)

生态因子处于低于生物正常生长所需的最小量和高于生物正常生长所需的最大量时，都对生物具有限制性影响Blackman，1905，基于利比希最小因子定律该定律的应用价值26南北较高纬度地区的低温是影响非洲蜂进一步向高纬度范围扩散的限制因子。案例：低温对非洲蜂分布的限制272.3.3耐受限度与生态幅（1）Shelford耐受性定律(Lawoftolerance)任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多时会使该种生物衰退或不能生存Shelford，191328（2）Shelford耐受性定律的发展

生物对不同生态因子的耐受范围不同，不同年龄、季节、栖息地等同种生物对生态因子的耐受性不同对很多生态因子耐受范围都很宽的生物，其分布区一般很广个体发育的不同阶段，对生态因子的耐受限度不同不同的生物种，对同一生态因子的耐受性不同某一生态因子处于非最适状态下时，生物对其他生态因子的耐受限度也下降29最适范围亚适范围亚适范围不适范围不适范围不能生存因子梯度渐增生命活动或数量生物对环境因子的耐受曲线耐受曲线（1）30最适范围不适范围不能生存因子梯度渐增生命活动强度或数量生物对环境因子耐受曲线的实际表现亚适范围亚适范围不适范围耐受曲线（2）31（3）生态幅(ecologicalamplitude）概念每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上的最低点和最高点。在最低点和最高点(或称耐受性的上限和下限)之间的范围类型划分广温性(eurythermal狭温性(stenothermal)广水性(euryhydric) 狭水性(stenohydric)广盐性(euryhaline) 狭盐性(stenohaline)广食性(euryphagic) 狭食性(stenophagic)广光性(euryphotic) 狭光性(stenophotic)…………32耐受限度的调整驯化自然驯化和人工驯化生理变化和遗传变化驯化可能：生物特性差异，诱导条件差异生物学意义：适应环境变化能力内稳态生物通过控制体内环境(体温、糖、氧浓度、体液等)，使其保持相对稳定性扩大了生物的生态幅与适应范围，但并不能完全摆脱环境的限制33案例：不同温度下驯化导致耗氧量的差异20016012080400102030温度℃耗氧量（ml·g-1·h-1

）5℃驯化25℃驯化34本章小结生态因子的类型及作用特点环境对生物的生态作用生物对环境的适应方式生物对生态因子的响应模型

规律：最小因子定律，限制因子定律，耐受性定律

应用分析方法：耐受曲线，生态幅，“三基点”35本章主要概念

环境、大环境，小环境，生境，生态环境，生态因子、密度制约因子，非密度制约因子，生物因子，非生物因子，最小因子、限制因子、耐受性，生态幅、驯化、内稳态36思考题1.如何根据工作的需要对生态因子进行分类？2.生态因子作用有什么特点？3.生物与环境的关系包括哪些方面？3.如何分析生态因子作用的规律？4.内稳态生物和非内稳态生物在适应环境的方式、能力上有何差异？内稳态生物是如何保持其稳态机制的？38建议读物1、孙儒泳,